基于复杂网络的长三角航线网络结构特征分析
发布时间：2021-08-03 13:16
复杂网络是指具备复杂拓扑结构和动力学行为的大规模网络。近年来,随着复杂网络的小世界属性和无标度性质被揭示,复杂网络研究开始受到众多学科研究人员的关注,并逐步延伸到航空网络领域。在复杂网络理论的基础上针对我国长三角地区航空网络进行拓扑结构分析,主要运用了度分布、聚集系数、平均路径长度等指标,结果表明其具有明显的小世界特性和无标度性。通过3个不同的中心势指标发现该网络的中心化程度较高,具有以上海、南京等地机场为中心的枢纽辐射式航线网络的特性。此外,通过记录蓄意攻击下的网络效率的变化情况分析出该网络抗毁性较差。
【文章来源】：交通信息与安全. 2020,38(04)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
2012年长三角地区航线网络度分布Fig.3ThedegreedistributionoftheaviationnetworkintheYangtzeriverdeltain201205101520253035404550556020价值
钠骄?肪冻ざ缺浠?淮螅??概在2.0~2.2的范围内，而同等规模下随机网络的平均路径长度则大致在4.0~4.3的范围内，远大于实际网络，航空运输的便捷性较好；国际航线网络的平均路径长度也略小于同等规模的随机网络，可见，长三角地区航线网络的平均路径长度相对较小[11-12]。根据复杂网络理论，我国长三角地区航线网络具有较大的聚集系数和较小的平均路径长度，局部网络的节点连接紧凑，航空运输较为便捷，具有小世（a）1996年（b）2001年（c）2006年（d）2012年图1长三角地区国际客货运航班桑基图Fig.1Sankeydiagramsofinternationalpassengerandcargoflightsintheyangtzeriverdelta澳大利亚比利时德国法国韩国马来西亚美国日本泰国西班牙新加坡1996国际航班桑基图（旅客）1996国际航班桑基图（货邮）澳大利亚德国法国韩国马来西亚美国日本泰国西班牙新加坡德国法国韩国柬埔寨马来西亚美国日本泰国西班牙新加坡上海701.5182001年国际航班桑基图（旅客）2001年国际航班桑基图（货邮）澳大利亚比利时丹麦德国俄罗斯法国韩国荷兰加拿大柬埔寨卢森堡马来西亚美国日本泰国新加坡匈牙利意大利印度英国越南阿联酋澳大利亚丹麦德国俄罗斯法国韩国荷兰加拿大柬埔寨捷克斯洛伐克卢森堡马来西亚美国孟加拉国日本泰国新加坡新加坡意大利印度印度尼西亚英国越南阿联酋澳大利亚丹麦德国法国韩国加拿大柬埔寨马来西亚美国日本泰国新加坡新加坡意大利印度印度尼西亚英国越南杭州南
，与国际航线相比较，国内航线网络的中间中心势相对较低，说明虽然存在上海机场这种明显的控制节点，但上海机场于网络中的控制作用在南京、杭州、合肥等地机场的发展中有所削弱。尽管如此，上海虹桥机尝浦东机场等对整个长三角航线网络仍具有绝对控制能力[13-15]。3.2.3抗毁性分析本文以2012年为例，采用Matlab软件先构建出基本网络，然后基于度优先的方式进行蓄意攻击，找出关键节点并进行删点模拟，记录根据度值大小依次删除不同数量节点后的网络效率，并绘制出蓄意攻击下的网络效率变化图，见图4。由图4可见，在蓄意攻击下当删除一定节点时网络效率会急剧下降直至为0。从整体来看，无论是国内还是国外航线，客运网络在遭到蓄意攻击时的抗打击能力都比货邮网络差，说明客运网络整体运行极度依赖少数核心机场，与货邮运输相比，人们的机场选择更为单一。从线段变化趋势来看，以国内航线网络为例，删除节点比例为10%时整体网络效率为0.5，删除节点比例达到20%时，网络效率低于0.2，删点比例达到30%网络效率接近于0，此时整个网络中几乎所有节点都处于失效被孤立的状态，即网络处于瘫痪之中。从图2中已知长三角航线网络是以上海、南京等地机场为中心的枢纽辐射式航线网络，因此当关键节点上海、南京、宁波等地因外在或内部攻击而失效时，网络中与之相连的其他机场也大多被孤立，从而造成整体网络运行受阻。综上，图4较为明显地反映了长三角地区航线网络抗打击能力差，网络运行过于依赖上海等地几个核心机场，旅客也出于各种心理造成机场选择十分单一，可能会导致核心机场的负担过重，因此仍需针对该地区机场吞吐量的平衡进行调整，使得网络运行更为健康[16]
【参考文献】：
期刊论文
[1]复杂网络节点相似性算法及其在癫痫病辅助诊断的应用[J]. 何艳,赵晓婷,于云莉. 计算机系统应用. 2017(01)
[2]区域机场同质化发展特征分析——以长三角地区机场群为例[J]. 蒋永雷,杨忠振,王璐,邹汶倩. 经济地理. 2013(02)
[3]交通网络拓扑结构及特性研究综述[J]. 于海宁,张宏莉,余翔湛. 华中科技大学学报(自然科学版). 2012(S1)
[4]我国航空网络枢纽机场中心化水平比较分析[J]. 曾小舟,江可申,程凯. 系统工程. 2010(09)
[5]中国航空网络空间结构的复杂性[J]. 王姣娥,莫辉辉,金凤君. 地理学报. 2009(08)
[6]中国城市航空网络的实证研究与分析[J]. 刘宏鲲,周涛. 物理学报. 2007(01)
[7]中国航空客运网络的空间演化模式研究[J]. 王法辉,金凤君,曾光. 地理科学. 2003(05)
[8]从航空运输看中国城市体系的空间网络结构[J]. 周一星,胡智勇. 地理研究. 2002(03)
本文编号：3319686
【文章来源】：交通信息与安全. 2020,38(04)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
2012年长三角地区航线网络度分布Fig.3ThedegreedistributionoftheaviationnetworkintheYangtzeriverdeltain201205101520253035404550556020价值
钠骄?肪冻ざ缺浠?淮螅??概在2.0~2.2的范围内，而同等规模下随机网络的平均路径长度则大致在4.0~4.3的范围内，远大于实际网络，航空运输的便捷性较好；国际航线网络的平均路径长度也略小于同等规模的随机网络，可见，长三角地区航线网络的平均路径长度相对较小[11-12]。根据复杂网络理论，我国长三角地区航线网络具有较大的聚集系数和较小的平均路径长度，局部网络的节点连接紧凑，航空运输较为便捷，具有小世（a）1996年（b）2001年（c）2006年（d）2012年图1长三角地区国际客货运航班桑基图Fig.1Sankeydiagramsofinternationalpassengerandcargoflightsintheyangtzeriverdelta澳大利亚比利时德国法国韩国马来西亚美国日本泰国西班牙新加坡1996国际航班桑基图（旅客）1996国际航班桑基图（货邮）澳大利亚德国法国韩国马来西亚美国日本泰国西班牙新加坡德国法国韩国柬埔寨马来西亚美国日本泰国西班牙新加坡上海701.5182001年国际航班桑基图（旅客）2001年国际航班桑基图（货邮）澳大利亚比利时丹麦德国俄罗斯法国韩国荷兰加拿大柬埔寨卢森堡马来西亚美国日本泰国新加坡匈牙利意大利印度英国越南阿联酋澳大利亚丹麦德国俄罗斯法国韩国荷兰加拿大柬埔寨捷克斯洛伐克卢森堡马来西亚美国孟加拉国日本泰国新加坡新加坡意大利印度印度尼西亚英国越南阿联酋澳大利亚丹麦德国法国韩国加拿大柬埔寨马来西亚美国日本泰国新加坡新加坡意大利印度印度尼西亚英国越南杭州南
，与国际航线相比较，国内航线网络的中间中心势相对较低，说明虽然存在上海机场这种明显的控制节点，但上海机场于网络中的控制作用在南京、杭州、合肥等地机场的发展中有所削弱。尽管如此，上海虹桥机尝浦东机场等对整个长三角航线网络仍具有绝对控制能力[13-15]。3.2.3抗毁性分析本文以2012年为例，采用Matlab软件先构建出基本网络，然后基于度优先的方式进行蓄意攻击，找出关键节点并进行删点模拟，记录根据度值大小依次删除不同数量节点后的网络效率，并绘制出蓄意攻击下的网络效率变化图，见图4。由图4可见，在蓄意攻击下当删除一定节点时网络效率会急剧下降直至为0。从整体来看，无论是国内还是国外航线，客运网络在遭到蓄意攻击时的抗打击能力都比货邮网络差，说明客运网络整体运行极度依赖少数核心机场，与货邮运输相比，人们的机场选择更为单一。从线段变化趋势来看，以国内航线网络为例，删除节点比例为10%时整体网络效率为0.5，删除节点比例达到20%时，网络效率低于0.2，删点比例达到30%网络效率接近于0，此时整个网络中几乎所有节点都处于失效被孤立的状态，即网络处于瘫痪之中。从图2中已知长三角航线网络是以上海、南京等地机场为中心的枢纽辐射式航线网络，因此当关键节点上海、南京、宁波等地因外在或内部攻击而失效时，网络中与之相连的其他机场也大多被孤立，从而造成整体网络运行受阻。综上，图4较为明显地反映了长三角地区航线网络抗打击能力差，网络运行过于依赖上海等地几个核心机场，旅客也出于各种心理造成机场选择十分单一，可能会导致核心机场的负担过重，因此仍需针对该地区机场吞吐量的平衡进行调整，使得网络运行更为健康[16]
【参考文献】：
期刊论文
[1]复杂网络节点相似性算法及其在癫痫病辅助诊断的应用[J]. 何艳,赵晓婷,于云莉. 计算机系统应用. 2017(01)
[2]区域机场同质化发展特征分析——以长三角地区机场群为例[J]. 蒋永雷,杨忠振,王璐,邹汶倩. 经济地理. 2013(02)
[3]交通网络拓扑结构及特性研究综述[J]. 于海宁,张宏莉,余翔湛. 华中科技大学学报(自然科学版). 2012(S1)
[4]我国航空网络枢纽机场中心化水平比较分析[J]. 曾小舟,江可申,程凯. 系统工程. 2010(09)
[5]中国航空网络空间结构的复杂性[J]. 王姣娥,莫辉辉,金凤君. 地理学报. 2009(08)
[6]中国城市航空网络的实证研究与分析[J]. 刘宏鲲,周涛. 物理学报. 2007(01)
[7]中国航空客运网络的空间演化模式研究[J]. 王法辉,金凤君,曾光. 地理科学. 2003(05)
[8]从航空运输看中国城市体系的空间网络结构[J]. 周一星,胡智勇. 地理研究. 2002(03)
本文编号：3319686
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